被动微波遥感反演中国西部地区雪深、雪水当量算法初步研究

雪深、雪水当量是积雪研究中重要参数，其在流域水量平衡和融雪径流预报以及雪灾监测与评价中起着重要作用。Chang等(1987)以辐射传输理论和米氏散射为理论基础，假定积雪密度和颗粒大小为常数，利用实测雪深数据和SMMR的亮温数据，通过统计回归方法，建立了雪深与18 GHz和37 GHz水平极化的亮温梯度之间的关系，发展了SMMR半经验的反演雪深的算法。后在此基础上又发展了针对SSM/I的半经验反演雪深算法。2002年发射的装载于Aqua卫星上的AMSR E是新一代的被动微波辐射计，性能较以往星载被动微波辐射计有较大提高，采用了改进后的SSM/I的半经验算法作为其估算全球雪水当量的反演算法。 将AMSR E的雪水当量产品与气象台站观测的雪水当量进行比较，发现在新疆地区和青藏高原地区雪水当量的RMSE分别达到31.8 mm和21 mm。本研究旨在建立基于AMSR E亮温数据，适用于中国西部地区的雪深和雪水当量反演算法。首先收集整理了2003年新疆地区的雪深、雪水当量数据和AMSR E亮温数据，去除错误样本，利用统计回归的方法，建立了新疆的反演雪深、雪水当量的半经验算法，算法中加入积雪覆盖度参数，较以往的算法有所改进，与气象台站观测数据比较，结果也表明新疆地区建立的经验算法较AMSR E的雪水当量算法有较大改进，RMSE为15.7 mm。但青藏高原地区因海拔高，地形复杂，大部分地区积雪较浅,空间分布不均和冻土存在等诸多因素运用同样的方法建立反演算法，结果不甚理想，以后的研究将重点消除这些干扰因素。     

中元古代罕见的实体宏观藻类化石——来自天津蓟县中元古界高于庄组第三段非叠层石碳酸盐沉积序列中的新材料

天津蓟县剖面的中元古界高于庄组可以划分为4个段,其中第三段组成一个特别的非叠层石碳酸盐岩序列。在该非叠层石碳酸盐岩序列上部的隐晶质泥晶灰岩中,发育着还存在成因争议的臼齿状构造,与其伴生的是多种类型的实体宏观藻类化石。根据宏观形态特征,可以将这些宏观藻类化石暂时归为球状丘尔藻、椭球状寿县藻、带状塔乌藻和豆荚状荚藻、卵圆状卵圆藻、舌状舌藻等多种类型,以前二种居多,组成一个球状丘尔藻—椭球状寿县藻组合。这些宏观藻类化石,曾经被认为是臼齿状构造的一种而称为"球状臼齿状构造",或被简单地当作燧石结核、钙质结核等等。但是,由于其具有规则的宏观形态,其中的球形或次球形化石在常规岩石薄片下还显示出可能的原始多细胞组织分化和可能的细胞显微结构,与充填臼齿状构造的方解石微亮晶形成明显的区别,所以不应该将其定义为臼齿状构造,更不能解释为钙质结核和燧石结核,其以罕见的实体化石不同于多年来所描述的、以碳质压型化石的形式产出的宏观藻类化石。其规则多样的宏观形态所表明的多种化石类型,以及那些球状或次球状实体宏观藻类化石显示出可能的多细胞组织及相似的细胞显微结构,表明具明显的原始多细胞真核生物特征,这为探索前寒武纪真核生物的起源与演化提供了宝贵的实际材料。     

脉冲内拉曼散射所致啁啾的研究

探究孤子自频移现象,从啁啾的角度来解释其产生的原因。运用数学求解及数值模拟方法,通过MATLAB编程画出了啁啾演变图,据此来研究自频移现象。研究结果表明,在高阶非线性效应中,脉冲内拉曼散射、色散和自相位调制共同所致的啁啾,与无拉曼散射效应时产生的啁啾相比,发生一系列新的变化:啁啾的中心发生漂移且图形的前后沿不对称,即负啁啾的峰值的绝对值大于正啁啾的峰值,这说明了脉冲频谱“红移”的谱峰变宽,或者说频谱移向了长波长方向—即人们所说的孤子自频移现象。     

新型伞状抗拔锚现场试验与数值模拟

伞状抗拔锚是一种新型的锚杆装置。通过现场试验获得了其抗拔承载性能,从正常使用条件下Q-S曲线可见,与同场地施工的抗拔桩比较,新型伞状抗拔锚的承载力显著提高。鉴于试验条件的不足,未能获得伞状抗拔锚的极限承载力。为获得伞状锚达到极限状态时的Q-S曲线,采用ABAQUS有限元软件,对伞状抗拔锚和抗拔桩的原位抗拔试验进行数值模拟。模拟主要分2步来实现,先通过调节参数得到与试验一致的正常使用条件下的Q-S曲线,然后增加荷载,得到极限状态下的伞状抗拔锚的Q-S曲线。结果显示,伞状抗拔锚能够充分调动其扩大端的土体参与抗拔,得到的Q-S曲线表明伞状锚的抗拔性能存在很大潜力,具有显著的优越性。     

甘肃张掖地区白垩系风成砂岩沉积序列! 祁连山白垩纪隆升的沉积学响应

白垩纪祁连山隆升过程及其沉积学响应的研究,对认识青藏高原的形成及其环境效应具有重要意义。受控于祁连山隆升过程的甘肃张掖地区下白垩统,包括赤金堡组、下沟组和中沟组,其基本特征是：（1）分布局限而且厚度上千米的赤金堡组,主要由旋回性发育的“冲积扇（或洪积扇—辫状河—滨湖相风成沙丘”序列所组成,形成一种反映了“雨影效应”的粗碎屑岩序列;（2）下沟组总体为一套红层沉积,在盆地边缘发育更多的风成沙丘,可能代表了与祁连山更加快速隆升相对应的更加强烈的“雨影效应”时期的产物;（3）中沟组,从冲积体系演变为一个分布广泛的湖泊沉积体系,总体上属于潮湿气候背景下未受到“雨影效应”影响的产物,与祁连山均衡抬升存在成因联系;（4）研究区上白垩统总体缺失,可能与祁连山的卸载过程产生的山前地壳均衡反弹存在关联。因此,从赤金堡组到下沟组的风成砂岩序列、特殊的沉积相构成及其演化序列,不但成为窥视早白垩世祁连山隆升过程的物质记录,而且为早白垩世东亚大气环流格局的重建提供了另外一个重要的物质记录。     

前寒武纪与微生物席相关的粉砂岩岩墙——以天津蓟县古元古界串岭沟组为例

在天津蓟县剖面古元古界串岭沟组下部的环潮坪相粉砂质泥页岩细粒沉积中,发育许多粉砂岩岩墙。由于该粉砂岩岩墙在层面上和层内具有特别的形态,因而对其成因具有多种解释:在层面上呈纺锤状粉砂岩裂缝以及在层内呈砂质充填管形态,从而被认为是最古老的后生动物遗迹化石;在层内呈弯弯曲曲的粉砂岩岩墙以及明显的流体化作用特点,所以又被解释为地震振荡作用形成的液化砂岩脉。显微镜下,这种岩墙具有明显的富残余有机质构成的边界,以及由粉砂颗粒相对聚集所显示出的明显的流体化作用特征;再加上与这种粉砂岩岩墙共生的沉积构造主要是皱饰构造,局部还发育变余波痕,由此表明沉积面上曾经发育过微生物席。因此,这种粉砂岩岩墙应该解释为沉积面在曾经被微生物席封闭的情况下,相对富含有机质的细粒沉积物在早期成岩作用过程中所发生的脱气作用和脱水作用的产物,最终可以归为由微生物形成的沉积构造的一种类型。     

高速影像中风沙颗粒灰度和表观粒径的变化特征及对多假设追踪算法的意义

沙粒轨迹形成过程是理解风沙两相流输运力学机制的关键问题。多假设追踪算法通过融合追踪目标的多个信息特征和建立后验概率控制的动态递归算法来实现对目标的准确追踪,其精度可能优于传统的基于位置信息的轨迹追踪算法。基于多假设追踪算法的需要,以沙粒灰度和表观粒径(沙粒在影像上显现的大小)为对象,通过分析沙粒在轨迹形成过程中灰度和表观粒径的辨识度及稳定性来揭示它们作为多假设轨迹算法的特征参数的可能性和可靠性。结果表明:沙粒灰阶25~255,具有多峰分布的特征,表明不同沙粒灰度具有很好的区分度;80%~85%的沙粒在入射、反弹过程及粒-床碰撞后,灰度差在1倍标准偏差之内,表明大多数沙粒的灰度具有相对的稳定性;沙粒的表观粒径分布于77~1 001μm,表明表观粒径具有较好的区分度;97%~100%的沙粒在入射、反弹过程中、77%的沙粒在粒-床碰撞后,表观粒径差均是稳定的(77~154μm);仅有15%~23%的沙粒发生了显著的侧向运动或自旋,表明多数沙粒的灰度和表观粒径的稳定性不受侧向运动或自旋的影响;灰度和表观粒径可以作为多假设追踪算法的重要辨识参数。     

滇中城市群不透水表面时空变化与反常气候现象研究

人类活动对全球气候变化的影响是学科前沿也是热点和难点,其中城市不透水表面（IS）的热岛、雨岛等气候现象是研究重点,但有关其他气候要素的研究尚有待开展。本文以全球30 m IS数据集(GAIA)和中国区0.1°地面气象要素数据集为数据源,通过Mann-Kendall（M-K）突变检验法和贝叶斯模型等方法,对滇中高原湖滨城市群在1985—2018年间IS的时空变化特征、气象要素变化与IS的关系,以及反常气候现象进行了刻画。结果表明,相较1985年滇中城市群的IS面积增加了227.56%,2007—2018年增长速度达到最快（89.85 km²/a）,主要在S、NE、SE、W 4个方向扩张;34 a滇中城市群气候整体经历冷湿（1985—1995年）、暖湿（1996—2006年）、暖干（2007—2018年）3个快速转化阶段;IS具有显著的“热岛现象（气温+0.63 ℃,长波+4.49 W m²）”“雨岛现象（降水+38.27 mm）”“湿岛现象（比湿+0.51 g/kg）”“风速低岛现象（风速-0.025 m/s）”和“气压高岛现象（气压+602.64 Pa）”;滇中城市群的长波辐射主要分布在313~329 W m²、比湿8.9~9.9 g/kg、气压76235~79946 Pa、短波186~194 W m²、降水840~876 mm和876~998 mm、风速2.08~2.38 m/s、气温13.85~15.85 ℃区间内,且显著受IS分布影响。IS对气压和湿度的影响具有“气压反温度现象”和“湿度反常现象”,这可能与副热带高压带控制、海拔和大型湖泊（湖陆风）影响有关。     

滹沱河地下水库建设条件分析

对滹沱河地下水库建设条件进行了分析,得出如下结论:滹沱河地下水库边界为一近封闭的边界,库容量达10.04×108 m3,滹沱河河床可作为地下水库天然渗漏场。通过入渗试验得出,在动水条件下,单位河长稳定入渗量为29.18×104 m3/km.d(平均河道宽度222m),入渗速率1.31×104 m3/m2.d,垂直入渗系数31.62m/d,入渗水对地下水的补给系数为0.91。利用库区原有的取水设施年开采能力可达2.19×108m3。根据预测结果,2020、2030年在不同的保证率下,尚有盈余水量进行地下水库的调蓄,且调蓄水源的水质对地下水水质影响不大。     

考虑固结的透水管桩沉桩全过程有限元模拟

运用透水管桩技术加快沉桩后桩周土体内超静孔隙水释放,进而消除沉桩施工中超静孔压的不利影响。基于有限元数值计算法,利用ABAQUS有限元软件建立透水管桩模型,实现透水管桩贯入过程以及桩周土体固结过程模拟。对比CEM圆柱孔扩张理论验证数值计算结果;阐述透水管桩贯入过程中位移场以及超静孔压场变化规律;对比分析静压桩和透水管桩桩周土体固结性状,结果表明透水管桩能加速超静孔压消散,短期内实现桩基承载力的快速提升。